قسمتی از کتاب سیستم های کوچک آکواپونیک از انتشارات سازمان جهانی فائو
مترجم: سید محمد رضا حمیدی

                            2. فهم ، درک و دریافت آکواپونیک

بخش نخست در مورد ساختمان و یا شکل ظاهری آکواپونیک بخث گردید، دراین بخش  موارد یا پروسه های فیزیولوژیکی که در این سیستم رخ می دهد را مورد بررسی قرار می دهیم. در ابتدای این بخش مفاهیم کلی و فرآیندهای نیتروژن زایی مورد بررسی قرار میگیرد. سپس نقش مهم و حیاتی باکتری ها و فرآیند بیولوژیکی آن در این سیستم را پی گیری می کنیم. سرانجام مبحث اهمیت بالانس و تعادل در اکوسیستم آکواپونیک که در آن سه موجود زنده یعنی ماهی، باکتری و گیاه زندگی می کنند را پیش می کشیم که باید به نحوی این سیستم را مدیریت کنیم که محیط زندگی برای آنها به نحو مطلوب و مناسبی درراستای رشد و نمو فراهم شود.

1-2 اهمیت اجزاء بیولوژیکی آکواپونیک

همانطور که در بخش 1 توضیح داده شد آکواپونیک یک فرم ترکیبی صنعت کشاورزی است که دو تکنیک مهم و اساسی یعنی آبزی پروری و هیدروپونیک را با هم ترکیب می کند.  واحدی که بطور دائم محلول داخل آن درحال چرخش است. آبی مغذی از بشکه ماهی خارج می شود که حاوی ضایعات متابولیکی یا سوخت و سازی ماهی می باشد. این آب ضایعاتی یا خروجی ابتدا از یک فیلترمکانیکی عبور داده می شود تا مواد جامد آن گرفته شود، آنگاه از یک بیوفیلتریا فیلتر زیستی عبورمی کند که آمونیم را به نیترات اکسید میکند. سپس این آب از بستررشد گیاه عبور داده می شود یعنی جایی که گیاه مواد مغذی آنرا جذب یا تغذیه می نماید، وسرانجام این آب که پالایش و تصفیه شده است دوباره به تانک ماهی باز می گردد(تصویر1-2). بیوفیلتر یا فیلتر زیستی محلی است که زیستگاه باکتریها است و داخل آن رشد و زاد و ولد و ضایعات ماهی را تجزیه می کنند تا این مواد مغذی در اختیار گیاه قرار گیرند. این مواد مغذی که قابل حل شدن در آب هستند بوسیله گیاهان جذب میشوند. این پروسه یا مرحله حذف مواد جامد، آب را تمیز می کند و از سمی شدن توسط فرمهای نیتروژن(امونیاک و نیتریت) جلوگیری می کند و این اختیار را به ماهی، گیاه و باکتری می دهد که آزادانه و درکمال سلامتی درکنار یکدیگر همزیستانه زندگی کنند و به رشد خود ادامه دهند.
بنابراین تمامی این موجودات زنده با هم کار و تشریک مساعی میکنند تا محیط رشد سالمی برای یکدیگر بوجود آورند و سیستم به نحو مطلوبی ابزار اولیه را برای آنها فراهم کرده تا تعادل برقرارگردد.

تصویر1-2
یک ترکیب بیولوژیکی در فرآیند آکواپونیک: ماهی، گیاه و باکتری

1-1-2 چرخش نیتروژن

مهمترین پروسه بیولوژیکی در آکواپونیک پروسه نیتروژن سازی یا نیتروژن زایی است که یکی از اساسی ترین چرخه ها و یا پروسه هایی است که در طبیعت مرتباً درحال اتفاق افتادن است. نیتروژن(N ) یکی از عناصر شیمیایی مهم و اساسی تشکیل دهنده ساختمان هر موجود زنده می باشد. این عنصر درساختار آمینو اسیدها حضوردارد که سازنده تمام پروتئین هایی است که برای پروسه کلید بیولوژیکی حیوانات یعنی قوانین آنزیمی، علائم سلولی و ترکیب یا ساختار سلولی لازم می باشند. نیتروژن مهمترین مواد غذایی غیر ارگانیک برای تمام گیاهان می باشد. نیتروژن در فرم گازی شکل خود در واقع یکی از فراوان ترین عناصر موجود در اتمسفریا جو زمین می باشد که حدود 78 درصد آن را تشکیل می دهد که فقط 21 درصد آن از اکسیژن تشکیل شده است. در عین حال علیرغم فراوانی نیتروژن که در اتمسفر بصورت ملکول نیتروژن(N2 ) است این پیوند سه گانه نیتروژن بسیار پایدارو غیرقابل استفاده برای گیاه می باشد. بنابراین در فرم و حالت   N2 قبل از اینکه مورد استفاده برای رشد گیاه قرارگیرد باید تغییراتی در آن ایجاد گردد. به این پروسه یا فرآیند تثبیت نیتروژن می گویند. این فرآیند قسمتی ازچرخش نیتروژن است(تصویر2-2)، که در طبیعت به وضوح دیده می شود(تصویر3-2). تثبیت نیتروژن بوسیله موجودات زنده ای بنام باکتری تسهیل می گردد که با اضافه کردن یک سری عناصر شیمیایی دیگر مانند هیدروژن و اکسیژن N2  را تغییر می دهند و در نتیجه ترکیبات شیمیایی مانند آمونیاک(NH3 ) و نیترات(NO3 ) بوجود می آیند که گیاه می تواند به آسانی آنرا جذب و مورد استفاده قرار دهد. همچنین نیتروژن اتمسفری یا جوی را می توان از طریق یک منبع بسیار قوی تولید انرژی که به فرایند هاربر (Harber Process ) معروف است تثبیت نمود که از این فرآیند جهت تولید کودهای شیمیایی استفاده می گردد.

تصویر2-2
خلاصه چرخش نیتروژن

حیوانی که در تصویر3-2 دیده می شود تولید کود(سرگین و پیشاب) می کند که از مقداری زیادی امونیاک(NH3 ) تشکیل شده است. مواد ارگانیکی دیگری که قابلیت فساد دارند در طبیعت یافت می شوند که عبارتند از حیوانات و گیاهان مرده که بوسیله قارچ ها و گروه های باکتریایی به امونیاک تبدیل می شوند. این امونیاک بوسیله دسته ای از باکتریها متابولیزه یا تجزیه می شوند. این باکتریها برای سیستم آکواپونیک فوق العاده حائز اهمیت می باشند که به باکتریهای نیتروژن ساز معروف هستند. این باکتریها ابتدا امونیاک را به ترکیبات نیتریت(NO2 ) تغییرو درنهایت آنرا به نیترات(NO3 ) تبدیل می کنند. گیاهان برای اینکه به فرآیند رشد نهایی خود نائل گردند قادر هستند که هم امونیاک وهم نیترات را جذب نمایند، اما نیترات را به آسانی می توانند از طریق ریشه هایشان جذب نمایند.

                 تصویر 3-2
فلوچارت یا چرخه نیترون در طبیعت

                      تصویر4-2
فلوچارت یا چرخه نیتروژن در خاک

باکتریهای نیتروژن سازکه در محیط های گوناگونی نظیر خاک، ماسه، آب و هوا زندگی می کنند، یکی از اساسی ترین عوامل فرایند نیتروژن زایی محسوب می شوند که ضایعات گیاهی و حیوانی را برای گیاه قابل جذب می سازند. تصویر4-2 این فرایند را که در تصویر3-2 هم توضیح داده شده است اما شامل یک فلوچارت پیچیده تری است، مراحل کامل چرخه نیتروژن را بوضوح نشان می دهد.
این فرآیند طبیعی نیتروژن زایی بوسیله باکتریها که در خاک اتفاق می افتد، در آب هم صورت میگیرد. برای سیستم های آکواپونیک ضایعات یا کود حیوانی همان پساب ماهی است که درتانک محل پرورش ماهی آزاد می گردد. همان نوع از باکتریهای نیتروژن ساز که در خاک وجود دارند می توانند درآب و هرسطح مرطوب دیگری هم رشد کنند که قادر میباشند امونیاک حاصل ازضایعات ماهی را تبدیل به نیترات کنند که عنصری است که به آسانی قابل جذب برای گیاه می باشد. نیتروژن زایی در سیستم های آکواپونیک مواد مغذی مورد نیاز گیاه را دردسترس آن قرار می دهد و عناصر نیتریت وآمونیاک که سمی میباشد را از محیط حذف می نماید( تصویر5-2).

تصویر5-2
فلوچارت نیتروژن دریک سیستم آکواپونیک

2-2- بیوفیلتر یا پالایش کننده زیستی

بطورکلی باکتریهای نیتروژن ساز برای واحد یا سیستم های آکواپونیک ازاهمیت بسیارزیادی برخوردار می باشند. بخش 4 توضیح می دهد که چگونه اجزاء بیوفیلتر به نحو مؤثری وظیفه خود را به انجام می رساند. و نیز بخش 5 نحوه کارو عملکرد گروه های مختلف باکترایی را درسیستم آکواپونیک به نحو مطلوبی توصیف نموده است. دوگروه عمده ازباکتریهای نیتروژن ساز در پروسه نیتروژن زایی دخالت دارند. 1) باکتریهای اکسید کننده آمونیاک(the ammonia-oxidizing bacteria ) یا(AOB ) و 2) باکتریهای اکسید کننده نیتریت(the nitrite-oxidizing bacreria ) یا (NOB ) (تصویر6-2). آنها براساس روش زیر امونیاک را متابولیز(تجزیه) می کنند:

1.باکتریهای AOB امونیاک را تبدیل به نیتریت میکنند

2.باکتریهای NOB نیتریت را تبدیل به نیترات میکنند

تصویر6-2
پروسه نیتروژن زایی در یک سیستم آکواپونیک

همانطور که در فرمولهای شیمیایی آشکار است AOB آمونیاک را اکسید(افزودن اکسیژن) می کند و تولید نیتریت(NO2 ) می نماید و NOB یک اکسیژن دیگر به نیتریت(NO2 ) اضافه می نماید و آنرا تبدیل به نیترات(NO3 ) می کند. یکی از انواع مشهورباکتریهایی که در پروسه AOB درآکواپونیک دخالت دارد، باکتری نیتروساموناسNitrosomonas) ) است که امونیاک(NH3 ) را تبدیل به نیتریت(NO2 ) می نماید و دیگری که در پروسه NOB دخالت دارد، باکتری نیتروباکتر(Nitrobacter ) است که نیتریت(NO2 ) را تبدیل به نیترات(NO3 ) می کند. این نام ها به کرات در بسیاری از کتابها ومقالات و همچنین دراین مجموعه مورد استفاده قرارگرفته اند.
درحقیفت این اکوسیستمی که درون آکواپونیک نهفته است وابسته و محتاج به باکتری ها مییباشد. اگرباکتریها دراین سیستم حضور نداشته باشند و یا اینکه وظایف خود را بخوبی انجام ندهند، تمرکز و تجمع امونیاک درآب ماهی ها را خواهد کشت. بنابراین حفظ سلامتی وکمک به ازدیاد کلنی های باکتریها دراین سیستم درتمام طول دوره رشد و نمو از اهمیت ویژه و بالایی برخوردارمی باشد تا سطح امونیاک درحد نزدیک به صفرباقی بماند.

3-2 حفظ و نگهداری یک کلنی باکتریای

یکی از مهمترین پارامترهای رشد باکتری برای مدیریت یک کلنی سالم باکتریایی در بیوفیلتر فراهم کردن سطح و فضای کافی و شرایط لازم موجود درآب می باشد.

1-3-2 ناحیه سطحی

کلنی های باکتریایی به هر ماده ای می چسبند و شروع به رشد می کنند که عبارتند از روی سطح ریشه ها، دیواره تانک ماهی و نیز داخل لوله ها و بستررشد هم شروع به تکثیر مینمایند. میزان و کل تولید نهایی قابل فراهم و استفاده این باکتریها بستگی به این دارد که درچه حد و میزانی قادر به متابولیزم و یا سوخت وسازامونیاک می باشند که این فرآیند نیزبستگی به تراکم و تعداد ماهی ها و نیز طراحی سیستم دارد، همچنین ریشه های گیاهان و دیواره های تانک هم می توانند مساحت لازم را برای سوخت وسازدراختیارآنان قرار دهند. سیستم هایی که دارای تراکم درحد بالای ماهی می باشند نیازبه بیوفیلترهای جداگانه و بیشتری دارند که فضا و مساحت لازم جهت سوخت وسازرا دراختیارباکتریها قراردهند، زیرا این بیوفیلترها از مدیا و یا وسطه هایی خنثی وغیرقابل تجزیه مانند ماسه، سنگ ریز، لیکا یا گل رس پخته شده و غیره تشکیل شده اند که امکان رشد و نمو، تکثیر و متابولیزم را برروی سطح آنها در اختیار باکتریها قرار می دهند (تصویر7-2).

تصویر7-2

یک سیستم آکواپونیک مبتنی بر مدیا با سنگریزه های آتشفشانی محیط گسترده ای را برای رشد باکتریها فراهم نموده است

2-3-2 PH آب

PH آب نشان دهنده آن است که آب تا چه حد اسیدی ویا قلیایی(بازی) می باشد. سطحPH آب اثرقابل توجه ای برروی فعالیت بیولوژیکی باکتریهای نیتروژن زا دارد و توانایی آنها در تغییر امونیاک و نیتریت بستگی به PH مناسب آب دارد(شکل8-2). رنج یا میزان PH مناسب برای دوگروه از باکتریهای نیتروژن زا که به نحو ایده آلی می توانند دراین محدوده PH  فعالیت کنند و در بیشتررفرنس ها و مراجع به آن اشاره شده است محدوده "8-5/6" میباشد، زیرا دراین محدوده باکتریها می توانند خود را با شرایط محیطی کاملاً تطبیق بدهند.

تصویر8-2

 سنج و حرارت سنجPHدستگاه

3-3-2 دمای آب

دمای آب یکی از پارامترهای مهم برای فعالیت باکتریها می باشد که بویژه درسیستم آکواپونیک از اهمیت بیشتری برحوردارمی باشد. میزان درجه حرارت ایده آل برای رشد باکتریها وعملکرد آنها بین°34-17 درجه سانتیگیراد می باشد. اگر درجه حرارت آب از17 درجه سانتیگراد پایین تر بیاید عملکرد باکتریها کاهش پیدا می کند. پایین تر از دمای 10 درجه سانتیگراد عملکرد آنها تا 50 درصد ویا بیشتر کاهش پیدا می کند. درجه حرارت های پایین تأثیر عمده و قابل توجه ای بر مدیریت واحدهای آکواپونیک درطول زمستان ایجاد می نماید.

4-3-2 اکسیژن محلول درآب

باکتریهای نیتروژن ساز به یک سطح قابل قبول اکسیژن محلول(Dissoilved oxygen=DO ) درآب درطول مدت رشد نیازدارند تا بتوانند به حداکثر عملکرد خود نائل شوند. نیتروژن زایی یک عملکرد یا عکس العمل اکسید کننده می باشد بنابراین درجایی که اکسیژن به عنوان معرف یا شناساگرویا عامل اصلی مورد استفاده قرار می گیرد بدون وجود این عنصر آن عملکرد متوقف می شود. بهترین سطح اکسیژن محلول(DO ) بین 8-4 میلیگرم در لیتر می باشد(4-8 mg/litre) . هنگامی که سطح اکسیژن محلول در آب از 2mg/litre کمتر شود نیتروژن زایی کاهش پیدا می کند. علاوه براین هنگامی که سطح اکسیژن آب کاهش پیدا میکند نوع دیگری از باکتری شروع به رشد خواهد کرد، این نوع از باکتری عنصرنیترات را که برای گیاه بسیار ارزشمند می باشد در شرایط بی هوازی تبدیل به نوع دیگری ازملکول نیتروژن می کند که برای گیاه قابل استفاده نمی باشد و به جریان معکوس نیتروژن سازی معروف می باشد.

5-3-2 نورفرابنفش یا ماوراء بنفش

باکتریهای نیتروژن ساز موجودات زنده حساس به نور می باشند، این بدین معنی است که نورماوراء بنفش(UV ) موجود در نورخورشید به عنوان یک تهدید یا خطرقلمداد می گردد. این معضل زمانی رخ می نماید که یک واحد آکواپونیک جدیداً شروع به کار نموده و یا تازه تاًسیس شده است. هنگامی که کلنی باکتریایی برروی یک سطح ایجاد گردید(درطی 5-3روز) دیگر نور ماوراء بنفش بعد از آن مشکلی ایجاد نمی نماید. یکی از راه های از بین بردن این تهدید و خطراین است که سطح بشکه ماهیها پوشانیده شوند و نیزاجزاء و یا سطح بیرونی فیلترها را با مواد ضد یووی(UV protective material ) پوشانده شوند ونیز اطمینان حاصل شود که آب قسمت های مختلف بخش هیدروپونیک نیزدر معرض نور آفتات قرار نگیرد تا کلنی های باکتریایی به حد کامل رشد خود نائل گردند.

باکتریهای نیتروژن سازبرروی نواحی وبخش هایی که سطوح گسترده ای دارند رشد میکنند(تصویر9-2)، بنابراین لازم است که این سطوح بوسیله مواد و یا ورقه های ضد یو وی تا زمان رشد کامل باکتری ها پوشانده شوند(جدول1-2)

تصویر9-2
بیوفیلتر هوادهی شده(الف)  حاوی فیلترهای پلاستیکی به عنوان مدیا(ب)

جدول شماره 1-2

تلورانس کیفیت آب برای باکتریهای نیتروژن ساز

4-2 متعادل نگاه داشتن اکوسیستم آکواپونیک

واژه و یا اصطلاح "تعادل" بصورت یک عبارت و یا مقیاسی برای یک کشاورز و یا مزرعه دار آکواپونیک درآمده تا بوسیله آن مطمئن شود که اکوسیستم ماهیان، گیاهان و باکتریها وارد یک بالانس یا موازنه پویا شده است. گفتن این جمله که شرط موفقیت درسیستم آکواپونیک متعادل نگاهداشتن اکوسیستم آن از ابتدای شروع کارمی باشد، مبالغه آمیز نخواهد بود. و به عبارتی ساده این بدین معنی است که باید تعادل و موازنه ای بین مقداریا تعداد موجود ماهی، گیاه و اندازه بیوفیلتر برقرار باشد و از همه مهمتر درواقع مقدارموجود باکتریها را هم باید درنظرگرفت. از تجربیات بدست آمده می توان چنین نتیجه گرفت که بین اندازه بیوفیلتر، تراکم گیاه و تجمع ماهی در آکواپونیک باید نسبتی دقیق و متعادل حکمفرما باشد. اگر فراتر از این حد ونسبت مناسب برای به نتیجه رسیدن اکوسیستم آکواپونیک بخواهیم اهدافمان را برنامه ریزی کنیم با مشکلات زیادی برخورد خواهیم کرد که در کل نابخردانه است که می تواند خطرات بسیار ناگوار و جبران ناپذیری برای این اکوسیستم به همراه داشته باشد. از صاحبان این حرفه یعنی متخصصان با تجربه و پیشرفته صنعت آکواپونیک دعوت شده است تا نقطه نظرات و تجربیات خود را در زمینه این تعادل و موازنه ارایه نمایند، اما توصیه می گردد از تجربیات بدست آمده درمورد این نسبت ها استفاده گردد و واحدهای آکواپونیک از آن تبعیت نمایند. این بخش که متعاقب این پاراگراف ارایه شده شامل مقدمه و خلاصه ای ساده اما اساسی از متعادل نگاه داشتن این اکوسیستم می باشد. اندازه های بیوفیلتر و چگالی و تراکم موجودات زنده این اکوسیستم بصورت کاملتری دربخش 8 این مجموعه مورد بررسی قرار گرفته است.

1-4-2 توازن نیترات

موازنه و تعادل در یک سیستم آکواپونیک را می توان مانند یک ترازو در نظر گرفت که ماهیان و گیاهان هرکدام در دوطرف کفه ترازومقابل هم قرار می گیرند و ترازو به حالت تعادل در می آید. بنابراین بدنه و چارچوب ترازو را که همان بیوفیلتر است، باکتریهای نیتروژن ساز تشکیل داده اند.  براین اساس نتیجه می گیریم که عملکرد بیوفیلتر باید تا آن حد قوی و مؤثر باشد تا بتواند دو جزء دیگر(کفه ها)را تحمل یا حمایت نماید. این انطباق و همپوشانی ویا حمایت و تحمل بستگی به ضخامت و استحکام اهرم ترازو مطابق شکل10-2 دارد. باید در نظر داشته باشیم که کفه های ترازو به اندازه کافی قوی نیستند که بتوانند وزن ضایعات یا خروجی ماهی ها را تحمل نمایند و در نتیجه این کفه می شکند و فرومی ریزد. این نشان می دهد که عملکرد بیوفیلتر کافی و مناسب نبوده است.
اگر مقدارو یا وزن ماهی مناسب و انداره بیوفیلترمتعادل باشد، واحد آکواپونیک می تواند پروسه تبدیل امونیاک به نیترات را به نحو مطلوب و کافی به انجام برساند. البته اگر قسمت یا واحد گیاهی از لحاظ اندازه مناسب نباشد، مواد مغذی در سیستم شروع به انباشته شدن می نماید(تصویر11-2). عملاً تجمع بیش از حد مواد مغذی نه برای گیاه مضر می باشد و نه برای ماهی، اما نشان دهنده این است که سیستم درمنطقه رشد گیاه و یا بستر رشد عملکرد و خروجی مناسبی ندارد.
یکی از اشتباهات رایج هنگامی اتفاق می افتد که تعداد زیادی گیاه در منطقه یا بستر رشد پرورش داده می شود، اما تعداد ماهی ها همانطور که در سومین سناریو در تصویر12-2 دیده می شود، کم می باشد. دراین حالت امونیاک بوسیله باکتریهای نیتروژن ساز تجزیه میشود اما مقدارنیترات حاصل از این تجزیه و دیگرمواد مغذی ناکافی می باشد و جواب نیازهای غذایی گیاه را نمی دهد. سرانجام این شرایط منجر به کاهش شدید مواد مغذی میشود ودر نتیجه دررشد نهایی گیاه تأثیرمی گذارد و باعث کاهش محصول می گردد.

تصویر10-2
مقداروزنی ماهی بیشتر از توان وظرفیت بیوفیلتر می باشد،درنتیجه سمیت امونیاک و نیتریت آشکار می گردد

تصویر11-2
ماهی و بیوفلتر دراندازه واقعی است اماسیستم بخاطرمقدار کم گیاه نامتعادل است ومقدارزیادی نیترات باقی می ماند

نتیجه ای که می توانیم ازاین دومثال برداشت نماییم این است که برای بدست آوردن حداکثر محصول در سیستم آکواپونیک، نیازبه نگهداری سیستم درحالت مناسبی از تعادل میباشد که باید این تعادل بین ضایعات ویا خروجی ماهی ها و نیاز غذایی گیاهان برقرار گردد و این باید درحالتی صورت گیرد که مساحت و سطوح لازم برای رشد و نمو یک کلنی باکتریایی فراهم گردد تا همه ضایعات و خروجی ماهی ها را تبدیل به مواد قابل جذب برای گیاهان نمایند. این سناریوی تعادل در شکل13-2 قابل مشاهده می باشد. این تعادل بین ماهی و گیاه را می توان بصورت دیگری بیان کرد که همان نسبت بین بافت گیاهی ویا حیوانی است. واحدهای موفق آکواپونیک دارای حدی ازبافت کافی و لازم از ماهی در مقابل تعداد مورد نیاز گیاه می باشند و یا بصورت دقیقتر نسبت دراختیارقراردادن خوراک برای مصرف ماهی به غذایی که باید برای گیاه فراهم شود باید در حدی از تعادل باشد و به عبارت دیگر باید آن مقدار غذایی کافی در اختیار ماهی قرارداده شود که ضایعات و خروجی آن احتیاجات کامل غذایی گیاه را درحد متعادلی فراهم نماید.

تصویر12-2
ماهی و بیوفیلتر در اندازه واقعی است، اما سیستم بخاطرتعداد زیاد گیاه و ناکافی بودن نیترات نامتعادل است

تصویر13-2
یک سیستم متعادل که ماهی، گیاه و باکتری دربهترین حالت موازنه پویا قرار دارند

اگر چه پی گیری و کاربرد این نسبت های پیشنهاد شده برای محصولات خوب آکواپونیک مهم می باشد، هنوز جا برای تحقیقات وسیع تری برای این نسبت ها وجود دارد و کشاورزان یا کارورزان با تجربه و ماهر آکواپونیک متوجه خواهند شد که آکواپونیک درحال تبدیل شدن به سیستمی است که درحال تدوین قوانین خاص خودش میباشد. بعلاوه سیستم آکواپونیک نیازمند افرادی است که با هوشیاری، هشدارها و علائم حاصل از عملکرد این سیستم را هنگامی که از حالت تعادل خارج می شود، با ابزارهای سنجش کیفیت آب تشخیص و نیز سلامت ماهی ها و گیاهان را دقیقاً مورد بررسی قرار دهند، که این موارد بصورت مفصل تری در بخش های آینده مورد بخث قرار خواهد گرفت.

2-4-2 میزان یا نسبت خوراک دهی ماهی

بسیاری از متغیر ها هنگامی که یک سیستم درحال تعادل است باید مورد بررسی قرارگیرد(کادر شماره 2 را مشاهده نمایید)، اما یک تحقیق گسترده و طولانی روش برقراری تعادل یک واحد را به یک نسبت مجزا یا منفرد ساده نموده است که این نسبت را "نرخ یا میزان نسبی خوراک دهی" نام نهاده اند(the feed rate ratio ). نرخ یا میزان نسبی خوراک دهی خلاصه ای است از سه متغیر بسیار مهم که عبارتند از: مقدار خوراک دهی به ماهی برحسب گرم درهرروز، نوع گیاه(سبزیجات یا صیفیجات) و فضا یا بستررشد گیاه برحسب مترمربع.  این نسبت مقدار روزانه خوراک دهی ماهی برای هرمترمربع بستر رشد را ارایه می نماید.

متغیرهای عمده ارایه شده برای متعادل ساختن یک واحد

 درچه سطحی ازگنجایش سیستم عمل خواهد کرد                                           

روش تولیدات آکواپونیک                                                                      

نوع ماهی(گوشتخوار، همه چیزخوار، سطح فعالیت یا انرژی)

نوع خوراک ماهی(سطح یا میزان پروتئین)

نوع گیاه(سبزیجات برگی یا میوه ای)

نوع تولید گیاه(نوع کم محصول یا پرمحصول)

شرایط کیفیت آب و محیط

روش فیلتراسیون یا پالایش

میزان توصیه شده خوراک دهی ماهی در روز

برای سبزیجات برگی سبز: 50-40 گرم خوراک به ازای هر متر مربع درروز

برای صیفیجات:             80-50 گرم خوراک به ازای هر متر مربع در روز

البته مفید تر خواهد بود اگریک واحد براساس ورود مقدار خوراکی که وارد سییستم میشود  متعادل گردد تا اینکه مستقیماً وزن ماهی مورد محاسبه قرار گیرد. با استفاده  قرار دادن مقدارخوراک ورودی به سیستم، این امکان بوجود می آید تا مشخص یا محاسبه شود که چه مقدارماهی براساس میانگین مصرف روزانه اشان ممکن است درسیستم وجود داشته باشد.
میزان نسبی خوراک دهی یک تعادل اکوسیستمی برای ماهی، گیاه و باکتری بوجود میاورد که البته مستلزم وجود بیوفیلتر کافی و مناسب نیز می باشد. این میزان یا نرخ هنگام طراحی یک سیستم آکواپونیک باید مد نظرقرار گیرد. توجه به اینکه میزان نسبی خوراک دهی تنها یک راهنما یا شاخص برای یک واحد آکواپونیک است از اهمیت ویژه ای برخوردار میباشد زیرا دیگر متغیرها هم ممکن است در مراحل مختلف یک فصل، مانند تغیرات دردرجه حرارت آب اثرات عمده و بیشتری برروی سیستم ایجاد نماید. مقدار بیشتر نرخ یا میزان خوراک دهی برای صیفیجات یا سبزیجات میوه دار که جهت تولید گل ومیوه نیاز به مواد مغذی زیادتری نسبت به سبزیجات برگی دارند نیز باید مورد محاسبه قرار گیرد.
به موازات تعیین کردن نرخ خوراک دهی به ماهی دو متد وروش مکمل ساده دیگر وجود دارد تا اطمینان حاصل گردد که سیستم متعادل می باشد: یکی کنترل سلامتی و سالم بودن سیستم و دیگری تست نیتروژن.

3-4-2 بررسی سلامتی گیاهان و ماهیان

اخلال در سلامتی ماهیان و گیاهان معمولاً نشانه و هشداری است که نشان می دهد سیستم از حالت تعادل خارج شده است. علائم بیماری یا کمبود درگیاه معمولاً نشان می دهد که مواد مغذی حاصل از ضایعات ماهی کافی نبوده است. کمبود مواد مغذی معمولاً اثرات خود را بصورت رشد ضعیف گیاه، زردی برگ ها و توسعه اندک ریشه بروز یا نشان می دهد، که تمام این موارد در بخش 6 مورد بررسی قرار می گیرد. درچنین مواردی می توان میزان تراکم و یا تعداد ماهی، خوراک دهی ماهی(درصورتی که غذا توسط ماهی خورده شود) و بیوفیلتر را افزایش داد و یا می توان تعدادی از گیاهان را خذف نمود. در همین راستا اگر ماهی علائمی از استرس مانند نفس نفس زدن درسطح آب ونیز مالیدن بدنش به اطراف تانک ازخود بروزدهد و یا نشانه ها ویا لکه های قرمز رنک درناحیه باله ها،َ چشم ها و آبشش ها پدید آمدند و در نهایت به مرگ آنها منجر شد، می تواند دلیل آن بوجود آمدن ساختار سمی آمونیاک و نیتریت و یا بالارفتن سطح ویا مقداراین دو عنصر باشد. این موارد زمانی اتفاق می افتد که مقدارمواد ضایعاتی محلول درآب بیشتر از حد و توان بیوفیلتر جهت پالایش آن باشد. هرکدام از این مشخصات و یا علائم بیماری که در ماهی و یا گیاه دیده شود، هشداری است به کشاورز یا صاحب سیستم آکواپونیک و اعلام می دارد که باید با تلاش و پشتکاربیشتری به دنبال علت رفته و آنرا اصلاح نماید.

4-4-2 تست نیتروژن

این روش سطح نیتروژن آب را مشخص می کند که از کیت های ساده آزمایش آب که ارزان قیمت می باشد هم می توان استفاده نمود(شکل 14-2). اگرسطح امونیاک یا نیتریت بالا باشد( >1mg/litre ) نشان دهنده آن است که اندازه بیوفیلتر مناسب نیست و حجم و سطح آن بایدافزایش یابد. بیشتر ماهیان این سطح از نیتریت و آمونیاک را بیشتر از چند روز تحمل نمی کنند. سطح نیترات باید افزایش پیدا کند و این دلالت براین است که سطح و مقدار کافی دیگرمواد مغذی برای رشد و نمو گیاه لازم و ضروری می باشد. ماهی می تواند بالارفتن سطوح نیترات را تحمل کندَ، اما اگراین سطوح درحد بالا( >150mg/litre ) برای چندین هفته ثابت بماند، باید مقداری از آب بشکه ماهی خارج شود و از آن برای آبیاری محصولات رشد یافته در خاک مورد استفاده قرار گیرد. اگر سطوح نیترات بیش ازچندین هفته پایین باشد( <10mg/litre ) غذا دهی ماهی باید مقداری افزایش داده شود تا اطمینان حاصل شود که مواد مغذی به اندازه کافی دراختیار گیاه قرار می گیرد.  البته نباید فراموش شود که غذاهای خورده نشده و باقیمانده و یا ته نشین شده در تانک ماهی آکواپونیک از محیط خارج و یا حذف شود و لازم است برای رفع این معضل تعدادی ماهی به تانک افزوده گردد تا تعادل برقرارشود. چاره یا راهکاردیگر این است که تعدادی گیاه از بستر رشد حذف شوند،در نتیجه مواد مغذی کافی در اختیارباقیمانده گیاهان قرارخواهد گرفت. توصیه می شود که سطوح نیترژن هرهفته مورد آزمایش قرار گیرد تا اطمینان حاصل شود که سیستم درحالتی از تعادل قراردارد. بعلاوه سطوح و یا مقادیر نیترات نشان دهنده سطوح دیگرمواد مغذی در آب نیزمی باشد.
لازم به ذکر است که همه محاسبه ها و میزان های ذکر شده در سطور بالا که شامل میزان تراکم(جمعیت) ماهی، گنجایش بستر رشد گیاه و اندازه بیوفیلتر می باشد در سطح وسیعترو با تعمق بیشتری در بخش های بعدی مورد بررسی قرارخواهد گرفت(بویژه در بخش 8). هدف این بخش ارایه درک چگونگی امر مهم تعادل در اکوسیستم درون آکواپونیک بود و نیز تاًکید بر متدها و استراتژی های ساده برای انجام و عملکرد بهتر این سیستم.

تصویر14-2
کیت تست نیترات

5-2 خلاصه بخش

آکواپونیک یک سیستم تولیدی است که واحد پرورش ماهی را با واحد تولیدی سبزی و صیفی جات ادغام کرده و به یک سیستم محلول بازجرخشی واحد تبدیل می کند.
باکتریهای نیتروژن ساز، ضایعات ماهی(امونیاک) را به غذای مورد نیاز گیاه(نیترات)تبدیل می کند.
همان پروسه نیتروژن زایی که درخاک اتفاق می افتد در سیستم آکواپونیک هم اتفاق می افتد.
قسمت مهم سیستم آکواپونیک که باکتریها می باشند با چشم غیر مسلح قابل مشاهده نمی باشند.
کلید های مهم وعمده برای حفظ، نگهداری و پرورش مناسب باکتریها عبارتند از  PH ،    اکسیژن محلول درآب و سطوح و مساحتی کافی تا باکتریها بتوانند بر روی آنها رشد   کنند.
یک سیستم موفق آکواپونیک سیستمی است که در حد تعادل باشد. میزان غذادهی به ماهی تنها راهنمای عمده و مهمی است که مقدارغذای مورد نیاز ماهی ها را مشخص می نماید، واین مقدار معین غذا باعث می شود که مقدار مشخصی ضایعات توسط ماهی ها تولید شود و این مقدارضایعات نیز باعث می گردد تا مقدار مشخصی گیاه دراین سیستم پرورش یابد و بدین نحو است که اندازه گیری بصورت خوراک دهی برحسب گرم در روز در هر متر مربع از بستر رشد گیاه مورد محاسبه  قرار میگیرد تا تعادل به نحو احسن برقرار شود.
میزان غذادهی برای گیاهان یا سبزیجات برگی، 50-40 گرم بر متر مربع در روز       است ( 40-50g/m2/day ) وبرای گیاهان میوه داریا صیفی جات 80-50 گرم بر مترمربع در هر روز می باشد( 50-80g/m2/day ).
کنترل، مراقبت و پرستاری روزانه از ماهیان و گیاهان منتج به تعادل درسیستم میگردد. بیماری، کمبود مواد مغذی، مرگ و پژمردگی از نشانه های نامتعدل بودن یک سیستم میباشد.

تست وآزمایش مرتب آب اطلاعات مهمی را در مورد تعادل سیستم ارایه می نماید. مقدار درحد بالای امونیاک و نیتریت نشان دهنده ناکارآمد بودن بیوفیلتر می باشد، نیترات درحد پایین نشان دهنده این است که در سیستم تعداد گیاهان بسیار زیاد است اما ماهی به اندازه کافی موجود نیست، نیترات درحد بالا نشان دهنده این است که شرایط مطلوب است و بیان می دارد که مواد مغذی کافی برای گیاه مهیا می باشد، اما هنگامی که مقدار نیترات از 150 میلیگرم(150mg/litre ) بالاتر رفت ممکن است لازم شود تا مقداری آب تازه جایگزین آب موجود درسیستم گردد.